化学的物质性质思维及其教学

吴俊明

摘要： 化学的物质性质思维的教学意义。性质与物质性质思维的界定。物质性质的认知思维;物质性质的归类思维;物质性质的探因溯源思维;物质性质的应用思维。物质性质思维的主要问题与内容结构。物质性质思维的深化发展。物质性质认知思维的教学;物质性质探因溯源思维的教学;物质性质优化思维的初步介绍。

关键词： 化学思维; 物质性质; 物质性质思维; 化学教学; 现代化学

文章编号： 1005-6629（2020）07-0003-08

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

人类对物质性质的认识历经了由浅表直接观察到多维全面观察，由被动观察、应用到主动探因溯源、调变改性的发展过程。化学中关于物质性质的思维是贯穿这个历史过程的一条主线，推动了人类对物质性质认识的发展和深入。研究、了解化学的物质性质思维不但有利于深入认识和把握物质的性质，也有利于丰富学生对物質的认识，有利于他们唯物主义世界观的养成，有利于培养学生主动探究、以人为本和服务社会的精神，进一步搞好化学课程改革和实施。

1  物质化学中的“物质”跟哲学中的“物质”以及物理学中的“物质”涵义都不同。哲学中的“物质”是指能被人的意识所反映而又不依赖于人的意识的客观实在，其性质分为三类： 第一类性质是物质客观实在性，是物质不依赖于其他任何物质而具有的属性，例如物质的运动性、物质的多少（质量）等，它们是物质的固有性质;第二类性质是物质在与其他物质发生各种作用时表现出来的性质，依赖于其他物质才能表现出来和存在下去，例如物质的颜色、硬度、气味等等;第三类性质主要是由人的大脑对物质的反映而产生的物质的性质，例如物质的经济性、使用性等。物理学中的“物质”不仅包括实物及其构成材料，还包括场、反物质和暗物质。化学中的“物质”只是指构成实物的材料。实物是静止质量不等于零、以间断形式存在的物质形态，包括一切微观粒子、原子、分子、宏观物体、宇观天体和生命物质形态等。实物粒子具有广延性、不可入性和不变质量。本文中的物质一般均指化学意义的“物质”。性质与物质性质思维的意义

人类对物质的化学认识是怎样形成的？最初，人类是在生活实践和生产实践中通过所接触物质的性质及其变化逐渐发现各种物质的化学变化;随后，物质的性质及其变化引导人们进一步发现了化学反应以及物质的组成和结构……。可见，物质性质是人类认识物质组成、结构和化学反应的起点与中介;人类对物质性质的认识，是从化学角度进行物质性质思维的结果。

什么是性质？把它界定为某种“特性”，就犯了循环定义错误，因为特性仍属于性质范畴;把它界定为某种“本质”也是不合适的，因为事物常常有许多各不相同的性质但不会有许多本质;把性质界定为“与其他事物的联系”则欠佳，因为“联系”包容太广、过于含糊……界定概念最便利、最常用的方法是“属概念+种差”（如果无法使用这个方法，可以采用发生定义法，说明该事物是怎样产生的，或者采用列举特点法等等）。由于物质的性质总归可以外在地表现出来，由此可以把“表现”作为它的属概念，采用“属概念+种差”方法界定性质是指事物本身具有的、在跟其他事物作用时总会呈现的（相对稳定的）各种表现。物质的性质具有多样性和稳定性等特点，一般要在特定情况下跟其他事物相互作用时才能表现出来。例如，物质的一些性质在跟人的感官作用时表现出来;有些性质还需要在跟其他物质发生化学反应时才能表现出来，有些性质不需要跟其他物质发生化学反应就能表现出来，有些性质需要在磁场中才能表现出来，也有不少性质不需要在磁场中就能表现出来……

从化学的角度看，由物质的化学性质可以明确它能够发生哪些化学反应;推测它的用途、确定它的价值;逆向推测它的组成和结构……所以，化学科学十分重视对物质性质的观察和研究，观测物质的性质是对物质进行化学研究的一项必备的基本功。就化学教学来说，学习物质的性质能为学生形成化学的基本观念提供感性材料，为学生进行探究提供实验素材，还能为学生了解化学与生活、化学与社会发展、化学与技术进步之间的密切关系提供丰富的资料。学习物质性质的研究方法、掌握重要物质的性质历来是化学教学一项重要的基本内容。

跟其他化学活动一样，在对物质性质进行研究时离不开化学思维。化学对于物质性质的思维主要围绕物质具有哪些性质，这些性质的表现、属类、条件，物质为什么会具有这些性质、跟其他物质有哪些联系，以及如何调节、改变物质的性质以满足人和社会的某些需要等等问题进行。与此相应，在确定物质的性质时需要进行性质认知思维;在对物质性质进行分类时需要进行归类思维;在确定物质应用时需要进行物质应用思维，有时还要进行性质优化思维;在解释物质性质时需要进行探因溯源思维……

跟物质性质认知和应用有关的化学思维活动统称为物质性质思维。

2  物质性质的认知思维

个体认知物质的性质主要有两个途径： 第一个途径是通过观察获得感性材料，随后进一步形成理性认识，或者说通过对物质的观察和研究活动形成认知;第二个途径是通过阅读、聆听来直接获得别人观察、思考的结果，再通过理解、同化、转换或者批判形成自己的认识，接收活动是第二个途径的显著标志。个体在这两个途径中的思维内容和过程是不同的。因此，物质性质认知的思维材料及其获得途径分为下列两种类型。

2.1  思维材料来自研究活动

观察和实验是研究活动的主要方式。所谓观察，包括了“观”和“察”两种活动成分。“观”指看、听等感知行为，是以视觉为主，融其他感觉为一体的综合感知，而不仅是视觉过程。“察”即分析思考，是积极的思维活动。由此，观察被称为思维的知觉。高水平的观察一定是有目的、有计划的。目的不明、过程无序以及肤浅、迟钝不但会影响观察结果的质量，还会影响思维素材的进一步加工，影响知识的获得。

除了观察之外，在化学的研究活动中更重要的是实验。实验任务（课题）的选择与确定、实验方案的制订、实验操作的设计、实验方案执行与实施中的调整、变通、替代和意外处理等等都是思维的对象，都离不开思维，观察和实验操作结果的处理，也离不开思维。思维活动始终贯穿于研究活动过程的始终。

观察思维和实验思维是化学通过研究活动认知物质性质时主要的思维形式和内容。

2.2  思维材料来自接受学习活动

知识是客观事物的特征与联系在人脑中的主观表征，是经验的概括、思维的结晶。虽然接受学习活动是学生获得知识的主要方式，知识并不能简单地传递到学生的头脑中，只有经过转换、理解、同化或者质疑、批判以及联结、整合、记忆、应用等思维活动，才能真正实现学生对新知识的接受。理解、同化、批判、问题解决以及联结、整合、记忆、应用等思维活动构成了接受学习的基本过程，是接受学习活动中基本的思维活动方式，形成了接受学习活动中学生认知思维的主要特点。

上述两种思维的思维材料来源不同，思维的内容和过程也相应地不同。它们的目的性、有序性、周密性以及创造性等都决定着物质性质认知思维的品质。

3  物质性质物理学意义的物质有固态、液态、气态、等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态六种存在形态。等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态物质的性质跟常见的固态、液态、气态物质有所不同。这里的物质性质仅指构成常见固态、液态、气态实物的材料，即化学物质的性质。的归类思维

物质的性质纷繁复杂，为了更好地把握它、深化对物质性质的认知，需要对它们进行分类，揭示它们的本质。在化学中，通常把物质性质分为物理性质和化学性质两类。但是，现在人们越来越多地发现，许多物质对生命现象以及环境有不可忽略的影响，致使对物质性质的关注扩展到生理生化特性和环境影响，趋向于形成物质性质的“物、化、生、环4类型”分类体系。

（1） 物理性质，是指物质不需要发生化学变化和生物化学过程就能表现出来的性质。例如顏色、光泽、状态、（固态）硬度、熔点、沸点、气味、味道、溶解性、导电性、导热性、延展性、透光性等。升华、挥发性实际上跟物质的蒸汽压有关，但通常把它们作为独立的物理性质。能够量化的物理性质可以利用专门仪器测量，或者由实验测得某些数据后换算成量化指标来确定（如溶解性等）。

（2） 化学性质，是指物质需要发生化学变化才能表现出来的性质。例如酸性或碱性、氧化性或还原性、活泼性或稳定性（化学惰性）、可燃性、助燃性以及跟特定物质的反应性（包括能否反应和剧烈程度）等。金属性、非金属性属于化学性质，但是一般不是由单个事实来判断，而要在综合多方面事实的基础上做出判断。

（3） 生理生化特性，包括对生物发生作用或产生影响的物理特性和化学特性，前者如生物发光性、生物电现象等，后者如生物毒性、致突变性、蛋白质变性等。过去，这类性质不受重视，在化学中一般都被忽略，或者归入物理性质、化学性质之中。物质的生理生化特性能在生命过程中起着重要的作用，越来越受到人们关注。在化学中，生化特性比生理特性更被注意。

（4） 对环境的影响，主要涉及碳氧化合物、碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物、含卤化合物、毒害元素化合物等影响环境的某些性质以及转化等。

物质的物理性质通常用观察或测量某些物理量的方法来确定。物质的化学性质通常通过化学实验方法来确定。物质生理生化特性通常通过观察、生理生化实（检）验和案例研究等方法来确定。物质对环境的影响通常通过观察、测量以及环境实验的方法来确定。

在性质归类的基础上，可以进一步进行物质归类。

归类跟分类常常被混为一谈。实际上，归类是按照性质确定对象种属的过程，跟分类不同。分类是对许多对象施加的操作，归类是对单个对象施加的操作。分类与归类不是同时的，分类在前，归类在后。物质性质的归类思维是对物质单个性质进行的操作，具体物质的归类要根据它的多种性质来进行。

4  物质性质探因溯源思维

著名的前苏联学者Б.M.凯德洛夫曾经提出，一切物质都有性质（свойство， property）、组成和结构这三个既相互区别又相互联系的方面。性质是物质的外部表现，是最先被认识的。对每一种物质类型的认识都是从确定它们的性质开始的。“性质-组成”（问题1）、“组成-结构”（问题2）、“结构-性质”（问题3）这三个研究范畴是对物质进行研究的三个基本关系。根据逐渐积累起来的关于所研究物质类型的性质资料，就有可能进入物质认知的更高阶段[1]。

在了解物质的性质之后，进一步弄清它为什么会具有这些性质，探因溯源，揭示其组成（物质基础）和结构，是物质研究的深入阶段。为此，常常需要根据物质性质的资料，先对物质进行适当分类;然后通过比较发现组成跟性质的内在联系、结构跟性质的内在联系，以及其他因素跟性质的内在联系。此时，常常可以运用“穆勒五法”（求同法、求异法、求同求异并用法、剩余法、共变法）来探求因果关系。

不同元素原子的差别是由它们的结构不同引起的，元素的性质差别决定于其结构差别，在复杂的物质层次中也是如此。因此，探因溯源的焦点应该在于弄清物质性质跟其结构的关联。

一般说来，物质的物理性质是其聚集状态表现出来的，因而跟它们固态、液态、气态的结构情况（即聚集状态结构）有密切关系。晶态固体、非晶态固体、准晶体的结构和物理性质都有所不同，其中，晶体又有离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体之分。实际上，固态物质的物理性质不仅跟这个层面的结构有关，有时还跟原子的结构特点有关。例如金属原子的价电子较少、容易脱离特定原子核的束缚，使金属晶体形成特殊的“电子气”结构，表现出金属光泽、传热、导电以及延展性等特性;又如物体的颜色往往跟其组成中电子的能级分布和跃迁有关。跟固态比，液体分子间的距离较大，分子运动也较剧烈，分子间的吸引力较小，使液体显示了固体所没有而又类似并逊于气体的“易流动性”等特点。

构成物质的原子和化学键及其空间分布是决定物质化学性质的主要因素，它们通过体系变化的方向和程度来决定物质的化学性质。结构微粒（结构单元）的相互作用方式和强度，是对物质性质探因溯源思维时需要关注的因素。另一方面，物质的聚集状态（例如晶型、分散度）以及介质的结构和性质（例如分子极性、介电系数等）也可能对化学性质产生一定的影响，这类因素也应适当关注。

5  物质性质应用思维

通常所说“物质的应用”大多属于物质性质的应用。

一般说来，物质的应用主要是： （1）利用物质的某些性质，作为器物结构材料或者用于制得其他材料;（2）直接利用物质变化时伴随的能量变化;（3）利用物质性质实现能量的储存与形式变换;（4）利用物质的生理、生化效应;（5）利用物质的环境效应;等等。

有些物质具有其他物质不具有的特别性质，能在化学变化、生命活动或者生产、生活中起到难以替代的积极作用，满足人类的特殊需要，这类性质常被称为功能。

物质性质的应用思维主要围绕“应用什么性质”“有哪些（具体）用途”“怎样应用（以什么形式或方式应用）”“应用时有哪些特殊条件”等问题进行，它们主要属于技术思维问题。

物质的应用跟其性质有直接关系。由于物质的性质跟其组成和结构有关，物质的应用跟其组成和结构也有关，它们之间的关系可以用图1表示。

6  物质性质思维的主要问题与内容结构

物质性质思维的核心问题（或基本内容）为“性质是什么样的”。在解决这个问题之前，必须先确定“应该知道（关注）哪些性质”，以及“通过什么方法知道这些性质”（见图2）。

在不同情况下，人们关注的性质有所不同，几种典型情况是：

（1） 物质的名称、归类以及组成、结构、用途等都不知道，需要“从头开始”系统地确定它的性质。

（2） 已知物质的组成、结构和归类，检验物质是否具有属类的通性、性质强度和差异性。

（3） 已知物质的用途，由用途推测物质的性质并验证、测量之。

系统地确定物质性质的一般程序为：

（1） 取得典型的、有代表性的、无关成分特别是干扰成分少的样品。

（2） 先在不改变外观的情况下通过观察逐一确定物质的状态、（固态）晶型、（液态）流动性、颜色、光泽、气味等等，然后确定其透光性、导电性、导热性、延展性、溶解性、挥发性以及受热时有没有升华现象;测定物质的熔点、沸点、蒸汽压、硬度、溶解度等等。

（3） 通过实验逐一确定物质是否具有酸性或碱性、氧化性或还原性、可燃性或助燃性等常规化学性质和非常规化学性质，确定物质的化学活泼性或稳定性（化学惰性）。有时还要确定有关的量化指标，以及确定被研究物质跟特定的其他物质的反应情况。

（4） 通过定性分析、定量分析和现代仪器分析等手段确定物质的组成和杂质成分，乃至于微观结构，进一步弄清已经确定的性质中哪些性质是主要成分的、哪些性质是次要成分的、哪些性质是杂质的，确定组成跟性质、结构的关联。

（5） 根据物质的基本组成和已探明的性质将其归类，检查和验证物质是否具有属类的通性和差异性，弄清它有哪些跟属类通性不同的特殊性质（个性），以及产生性质变异的原因。

（6） 根据物质已知的用途，推测它的性质并检查、验证、测量之。

（7） 通过文献检索和其他途径广泛地搜集物质的生理生化特性、对环境的影响以及遗漏的性质，通过试验检查和验证，进一步发现、补充新的性质。

（8） 系统地总结、概括物质的性质。

其他情况下，认知物质性质的程序可在此基础上作适当调整而成。

7  物质性质思维的深化发展

随着对宏观现象与微观变化关系规律的认识越来越丰富、越来越深入，物质性质逐渐分化为宏观性质和微观性质，人们也越来越关注物质的微观性质。现在，先进的、智能化的仪器已经能够对极微量的物质自动进行分析、测试，化学研究人员多半已经不再依靠看、嗅、摸来研究物质的性质，这就为物质性质的上述分化创造了条件，同时也促使化学工作者关注的中心从试管中物质及其变化的描述逐步转变为物质结构微粒的性质参数及其变化、演变。

7.1  物质的微观性质与宏观性质

物质是由原子、分子等微粒构成的，所谓物质的微观性质是指物质构成微粒的性质，例如分子的生成热、电离能、体积等等。物质的宏观性质则是指其构成微粒集合体的性质，例如由水分子形成的巨大集合体水蒸气、液态水以及冰的密度、黏度、热导参数、比热等等。目前，一些物质的微观性质跟其宏观性质的联系尚未完全弄清楚，有待于化学工作者和物理学工作者继续努力探索。

统计物理学认为，物质是由大量粒子组成的，系统的宏观性质决定于它的微观组成、结构及微观粒子的运动状态。微观粒子的运动千差万别，个别粒子的运动有其偶然性，但大量粒子表现出来的总体规律有一定稳定性，服从统计规律。采用统计方法来研究物质宏观性质跟其结构微粒性质的关系、规律，就是求大量粒子平均性质的方法。把物质的微观性质和宏观性质联系起来，能深刻、全面地反映物质的性质。

7.2  分子的加合性质和结构性质

在分子所具有的许多性质中，有的是组成原子的性质的加和、汇合，有的则是由原子与原子按一定方式结合而产生的、原先原子没有的新性质。前者以分子量为代表，称为“加合性质”;后者称为“结构性质”，例如反应性。

加合性质仅取决于分子的组成。不同的原子键合方式决定分子的不同结构，若干个分子按一定方式排列可以形成晶体的单位晶格……从低层次结构的单个分子结构逐步探索到高层次结构，可以了解实际晶体的物理性質，但目前许多宏观性质还不能上溯到分子层次定量地加以说明。

液体和无定形物质不存在像晶格那样明显的分子集合单位，它们的宏观性质可以用分子间作用力与分子热运动的平衡来解释。

7.3  物质性质的优化

物质的性质跟其组成和结构有关。例如： 戊烷（C5H12）具有类似煤油的气味;若将其分子中的一个氢原子换成硫醇基（—SH），就会形成戊硫醇散发出类似大蒜的气味。分子中含有醛基（—CHO）的戊烯醛（C4H7—CHO）具有类似苹果的芳香;若其分子中碳原子增加到8个，形成的辛烯醛（C7H13—CHO）会变为具有类似核桃的坚果类芳香;若戊烯醛的官能团换为羧基（—COOH），形成的戊烯酸具有类似奶酪的芳香。可见，通过改变碳原子的数量或官能团，可以改变有机化合物的性质。

此外，物质的性质也有强度性质和容量性质之分。在此不予以展开。

为了使物质的性质能尽量满足人们的要求，可以根据物质性质跟其结构关联的内在规律，优化物质的性质。为此，可以更换某些组成原子或官能团，也可以调整、改变其结构，甚至寻找组成与结构都不同的新化合物。现在，分子活性调节已经成为分子设计与合成的重要方法，是分子生物学和药物合成的重要研究课题;聚合物的化学改性与物理改性则最为常见。

化学改性是通过化学反应改变聚合物的物理性质、化学性质的方法，包括嵌段共聚，接枝共聚，交联与降解等反应，或者引入新的官能团而形成功能高分子。如聚苯乙烯的硬链段刚性太强，可引进聚乙烯软链段，增加韧性;尼龙、聚酯等聚合物的端基（氨基、羧基、羟基等），可用一元酸（苯甲酸或乙酸酐）、一元醇（环己醇、丁醇或苯甲醇等）进行端基封闭;由多元醇与多元酸缩聚而成的醇酸聚酯耐水性及韧性差，加入脂肪酸进行改性后可以显著提高它的耐湿性和耐水性，弹性也相应提高[2]。

在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能等，称为表面化学改性。随着改性技术的进步与发展，化学改性越来越受到人们的重视。

物理改性通常是在基体中加入其他的填料，如有机材料、无机材料、橡胶品种、热塑性弹性体、其他塑料品种，或一些添加助剂，通过混合、混炼的方法而制成满足特定需要、性能突出的改性材料[3]，也可以采用对物质的表面进行包裹改性的方法。物理改性原则上不发生化学反应，主要是物理混合过程（偶而伴有化学反应发生）。物理改性可分为填充改性和共混改性，它们在塑料加工行业中应用最多[4]。

在保持材料或制品原性能的前提下，通过化学热处理（渗氮、渗碳、渗金属等）;表面涂层（低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等薄膜镀层、物理气相沉积、化学气相沉积、金属或非金属涂层等）等工艺技术，赋予其表面新的性能（如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能、机械强度等等）的过程称为表面改性。表面改性技术可以改变材料或工件表面的化学成分或组织结构，赋予零件表面耐高温或者防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性，提高它们在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的可靠性和使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。化学表面改性技术采用的方法有表面化学反应法、表面接枝法、表面复合化法等[5]。

给分子特别是有机大分子引入或者改换功能原子或官能团，以及控制它们在分子中的空间位置，可以改变、调节物质的微观性质与宏观性质，已经引起人们越来越浓厚的兴趣。

8  化学的物质性质思维的教学

目前，中学化学在物质性质教学中存在的问题主要是： （1）介绍物质性质时比较零、散、杂，规律时有时无、似有似无，学生难以掌握，“为什么在氯气的化学性质中常常会介绍它跟熟石灰的反应？”“为什么在二氧化碳的化学性质中要介绍它跟氢氧化钙的反应？”……对这些含有历史文化因素的问题学生往往莫名其妙，甚至一些教师也说不清楚。（2）教学方式单一，学生只能被动接受，以记忆、复述、复现方式学习，导致死记硬背。（3）“组成—性质—变化—用途”几乎成了学生学习元素化合物知识时刻板不变的唯一线索，对物质性质知识缺乏上位和深刻的整合。（4）脱离生产、生活实际，学而不用，理论与实际游离，使物质性质知识的学习枯燥无味。

笔者认为，要改进中学化学教学中物质性质知识的教学，必须从中学化学教学实际出发，强化化学的物质性质思维教学，首先着重抓好物质性质认知思维的教学、物质性质探因溯源思维的教学和物质性质调变思维的教学。

8.1  物质性质认知思维的教学

8.1.1  性质认知研究活动中的观察思维教学

观察是学生通过研究性活动进行学习的一种基础方法，是获得思维素材并进一步进行思维加工以获得知识的重要途径。但是，学生往往不会观察，或者不善于观察、不甚得法，导致观察无序、低维单调、思维缺失、体验肤浅、效果低下。对此，教师在教学中应注意引导学生了解观察过程的结构和思维模式，明确观察的目的和重点、掌握并优化观察的顺序，积极开展联想、比较、猜测、验证和论证等观察思维活动，了解并掌握科学观察的精细结构和观察思维模式，使“观”和“察”密切地结合。

观察过程的精细结构和思维模式是： 首先对观察对象作初步的整体观察;然后根据对象特点，按照其空间分布特点，或者时间先后顺序，或者逻辑起因、经过和结果，把对象分解为若干相对独立的局部，确定观察的中心和顺序，而后开展感知活动;在获得感知材料后，逐一对它们进行评价、比较、选择、联想、组合等思维活动，反复地从部分到整体，再从整体到部分进行审查、修正，不断地组合表象，完善整体表象，最终理清思路，形成新知，完成表述方案。

概括地说，观察的精细过程和思维模式是：

→初步作整体观察，确定观察中心和顺序

→逐步作局部觀察，评价、比较、选择、联想、组合局部观察结果

→审查、修正后形成新的整体观察结果

→理清思路、进行表述、形成新知

为了提高观察的质量，提倡进行跟踪观察、多角度观察、比较观察、验证观察等;注意通过观察确定事物的特质、功能和变化过程;反复地从整体到部分、从部分到整体进行观察。

8.1.2  性质知识接受学习中的接受思维教学

在接受学习活动中，只有经过转换、理解、同化或者质疑、批判以及联结、整合、记忆、应用等思维活动，才能真正实现学生对新知识的接受。然而，在实际教学中很容易碰到3个问题： 一是学生缺乏接受物质性质知识的内在需要，使接受学习活动缺乏动力;二是学生缺乏有关物质性质的感性经验基础，接受、同化、适应外来物质性质知识的图式缺位，致使物质性质知识的学习缺乏“（锚）定力”，只能用简单的记忆活动来代替复杂的接受学习活动;三是缺乏物质性质知识的实际应用能力，使物质性质知识的学习缺乏“活力”。

要避免这些问题发生，必须重视背景引导、问题驱动，积极、有效地开展情境教学、探究教学、实验教学和应用性实践教学活动，补好短板，促进学生理解和掌握好物质性质知识。

8.2  物质性质探因溯源思维的教学

我国现行的《普通高中化学课程标准（2017年版）》[6]只在选择性必修课程模块2的“物质结构与性质（2学分）”中规定“本课程模块将从原子、分子水平上认识物质构成的规律，以微粒之间不同的作用力为线索，侧重研究不同类型物质的有关性质，进一步丰富学生物质结构的知识，提高学生分析问题和解决问题的能力。通过本课程模块的学习，提升学生有关物质结构的基本认识，深入认识物质的结构与性质之间的关系，发展化学学科核心素养”。

其中“主题2  微粒间的相互作用与物质的性质”的内容要求“2.1微粒间的相互作用”规定了“认识离子键、共价键的本质。结合常见的离子化合物和共价分子的实例，认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。……知道金属键的特点与金属某些性质的关系”。学业要求3规定了“能举例说明物质在原子、分子、超分子、聚集态等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响……”。

内容要求“2.3分子的空间结构”规定了“知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响”。

内容要求“2.4晶体和聚集状态”规定了“知道在一定条件下，物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料”。

显然，这些内容都涉及物质性质的形成原因，是进行物质性质探因溯源思维教学的难得素材，必须切实搞好这些内容的教学。不过，这些内容都属于选择性必修课程的内容，学得晚了一点，对于具体的元素化合物学习的指导意义发挥有一定影响。而且，它们毕竟是选修课程内容而非必修，这就会造成更大的缺憾。

为弥补上述不足，建议在高中必修课程（甚至在义务教育阶段化学课程）中，采取“提前渗透，多次进行，培养兴趣”的策略，让学生初步建立“物质的结构影响其性质”的印象，既利于前期必修内容的教学，也利于后续选修内容的教学。例如，在“碳的单质”教学中，让学生比较金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管等同素异形体的结构与性質;在涉及乙醇与甲醚、单烯烃与环烷烃、氰酸铵NH4CNO与尿素CO（NH2）2等同分异构体的教学中，让学生比较各种同分异构体的结构与性质等等，都有助于学生初步形成“结构决定性质”的印象，逐步形成探究物质结构与其性质内在联系的兴趣。

8.3  物质性质优化思维的初步介绍

物质性质优化的教学有一定难度，课程标准没有这方面的要求。然而，它不但有助于强化学生对物质性质与其结构关联的认识，还可以拓展学生视野、激发学生学习化学的兴趣，甚至引发专业定向选择。若有可能，在不至于增加学生学习负担的前提下，教师不妨向学生作适当介绍。

为此，应注意对某些原子或官能团的一些性质（例如氟、氯、溴、碘原子吸引电子能力，羟基、氨基、磺酸基等的亲水性等）进行比较，为后续介绍某些实例做好知识准备。更重要的是，关注化学科学的发展和动态，注意收集不太复杂、能吸引学生并被学生理解的生动实例，在适当时机向学生做介绍。

参考文献：

[1][苏]Б.M. 凯德洛夫. 认识物质的一般进程[J]. 哲学译丛， 1965， （8）： 1.

[2]https：//baike.baidu.com/item/化学改性/3823418.

[3]https：//baike.baidu.com/item/物理改性/20810373.

[4]https：//zhidao.baidu.com/question/2208394959607451708.html.

[5]https：//baike.baidu.com/item/表面改性/6968510？fr=aladdin.

[6]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018.